了得網工業技術_數字與模擬通信繫統（第八版）（英文版）

編輯推薦

本書繼承了**版~第七版的風格，在此新版中為讀者介紹了數字通信繫統的****發展成果。本書既可作為一學期課程的教材使用，也可作為兩學期課程的教材使用。本書著重闡述了能在一學期課程內講述的通信繫統理論和應用的基本內容，也介紹了可在兩學期課程時間內進行深入討論的必要內容。

內容簡介

本書在前七版的基礎上進行了修訂與更新，繫統介紹了現代通信繫統的基本理論和*發展技術。全書共分8章，內容包括：通信繫統的基本概念；信號與頻譜；基帶脈衝與數字信號；帶通信號傳輸原理與電路；調幅、調頻及數字調制繫統；*過程與頻譜分析；噪聲背景下通信繫統的性能；有線及無線通信繫統。每章都有一定的助學例題及大量的習題，部分例題及習題另配有 MATLAB 文件。此外，本書還包含 3 個附錄：數學基本公式及圖表；概率論及*變量的簡易教程；MATLAB 入門。此次新版中更新了所有 MATLAB 文件，新增了 100多道例題並給出了更多的習題答案。本書還給出了數字電視（DTV）技術、長期演進（LTE）繫統、WiMAX 4G 蜂窩繫統、個人通信繫統及其應用等內容的介紹。

1INTRODUCTION
1–1 Historical Perspective
1–2 Digital and Analog Sources and Systems
1–3 Deterministic and Random Waveforms
1–4 Organization of the Book
?
1–5 Use of a Personal Computer and MATLAB
1–6 Block Diagram of a Communication System
1–7 Frequency Allocations
1–8 Propagation of Electromagnetic Waves
1–9 Information Measure
1–10 Channel Capacity and Ideal Communication Systems
1–11 Coding
1–12 Preview1INTRODUCTION
1–1 Historical Perspective
1–2 Digital and Analog Sources and Systems
1–3 Deterministic and Random Waveforms
1–4 Organization of the Book
?
1–5 Use of a Personal Computer and MATLAB
1–6 Block Diagram of a Communication System
1–7 Frequency Allocations
1–8 Propagation of Electromagnetic Waves
1–9 Information Measure
1–10 Channel Capacity and Ideal Communication Systems
1–11 Coding
1–12 Preview
1–13 Study-Aid Examples
Problems
2SIGNALS AND SPECTRA
2–1 Properties of Signals and Noise
2–2 Fourier Transform and Spectra
2–3 Power Spectral Density and Autocorrelation Function
2–4 Orthogonal Series Representation of Signals and Noise
2–5 Fourier Series
2–6 Review of Linear Systems
2–7 Bandlimited Signals and Noise
2–8 Discrete Fourier Transform
2–9 Bandwidth of Signals
2–10 Summary
2–11 Study-Aid Examples
Problems
3BASEBAND PULSE AND DIGITAL SIGNALING
3–1 Introduction
3–2 Pulse Amplitude Modulation
3–3 Pulse Code Modulation
3–4 Digital Signaling
3–5 Line Codes and Spectra
3–6 Intersymbol Interference
3–7 Differential Pulse Code Modulation
3–8 Delta Modulation
3–9 Time-Division Multiplexing
3–10 Packet Transmission System
3–11 Pulse Time Modulation: Pulse Width Modulation and Pulse Position Modulation
3–12 Summary
3–13 Study-Aid Examples
Problems
4BANDPASS SIGNALING PRINCIPLES AND CIRCUITS
4–1 Complex Envelope Representation of Bandpass Waveforms
4–2 Representation of Modulated Signals
4–3 Spectrum of Bandpass Signals
4–4 Evaluation of Power
4–5 Bandpass Filtering and Linear Distortion
4–6 Bandpass Sampling Theorem
4–7 Received Signal Plus Noise
4–8 Classification of Filters and Amplifiers
4–9 Nonlinear Distortion
4–10 Limiters
4–11 Mixers, Up Converters, and Down Converters
4–12 Frequency
4–19 Study-Aid Examples
Problems
5AM, FM, AND DIGITAL MODULATED SYSTEMS
5–1 Amplitude Modulation
5–2 AM Broadcast Technical Standards and Digital AM Broadcasting
5–3 Double-Sideband Suppressed Carrier
5–4 Costas Loop and Squaring Loop
5–5 Asymmetric Sideband Signals
5–6 Phase Modulation and Frequency Modulation
5–7 Frequency-Division Multiplexing and FM Stereo
5–8 FM Broadcast Technical Standards and Digital FM Broadcasting
5–9 Binary Modulated Bandpass Signaling
5–10 Multilevel Modulated Bandpass Signaling
5–11 Minimum-Shift Keying and GMSK
5–12 Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)
5–13 Spread Spectrum Systems
5–14 Summary
5–15 Study-Aid Examples
Problems
6RANDOM PROCESSES AND SPECTRAL ANALYSIS
6–1 Some Basic Definitions
6–2 Power Spectral Density
6–3 DC and RMS Values for Ergodic Random Processes
6–4 Linear Systems
6–5 Bandwidth Measures
6–6 The Gaussian Random Process
6–7 Bandpass Processes
6–8 Matched Filters
6–9 Summary
6–10 Appendix: Proof of Schwarz’s Inequality
6–11 Study-Aid Examples
Problems
7 PERFORMANCE OF COMMUNICATION SYSTEMS CORRUPTED BY NOISE
7–1 Error Probabilities for Binary Signaling
7–2 Performance of Baseband Binary Systems
7–3 Coherent Detection of Bandpass Binary Signals
7–4 Noncoherent Detection of Bandpass Binary Signals
7–5 Quadrature Phase-Shift Keying and Minimum-Shift Keying
7–6 Comparison of Digital Signaling Systems
7–7 Output Signal-to-Noise Ratio for PCM Systems
7–8 Output Signal-to-Noise Ratios for Analog Systems
7–9 Comparison of Analog Signaling Systems
7–10 Summary
7–11 Study-Aid Examples
Problems
8 WIRE AND WIRELESS COMMUNICATION APPLICATIONS
8–1 The Explosive Growth of Telecommunications
8–2 Telephone Systems
8–3 Digital Subscriber Lines (DSL)
8–4 Capacities of Public Switched Telephone Networks
8–5 Satellite Communication Systems
8–6 Link Budget Analysis
8–7 Fiber-Optic Systems
8–8 Cellular Telephone Systems
8–9 Television
8–10 Cable Data Modems
8–11 Wireless Data Networks
8–12 Summary
8–13 Study-Aid Examples
Problems
APPENDIX A MATHEMATICAL TECHNIQUES, IDENTITIES, AND TABLES
A–1 Trigonometry and Complex Numbers
A–2 Differential Calculus
A–3 Indeterminate Forms
A–4 Integral Calculus
A–5 Integral Tables
A–6 Series Expansions
A–7 Hilbert Transform Pairs
A–8 The Dirac Delta Function
A–9 Tabulation of Sa (x) = (sin x)x
A–10 Tabulation of Q (z)
APPENDIX BPROBABILITY AND RANDOM VARIABLES
B–1 Introduction
B–2 Sets
B–3 Probability and Relative Frequency
B–4 Random Variables
B–5 Cumulative Distribution Functions and Probability Density Functions
B–6 Ensemble Average and Moments
B–7 Examples of Important Distributions
B–8 Functional Transformations of Random Variables
B–9 Multivariate Statistics
Problems
APPENDIX C USING MATLAB
C–1 About the MATLAB M-Files
C–2 Quick Start for Running M-Files
C–3 Programming in MATLAB
REFERENCES
ANSWERS TO SELECTED PROBLEMS
INDEX

在線試讀

前言
本書繼承了第一版~第七版的寫作風格，在此新版中為讀者介紹了數字通信繫統的最新技術發展成果。本書不僅可供工科二、三年級的本科生使用，也適合作為研究生的入門課程教材，或作為電氣工程師的最新技術參考書。與本書配套的還有包含100多道精選的課外習題詳細解題過程的學生題解手冊，以及需借助計算機求解的課外習題的MATLAB文件，都可在www. pearsonhighered.com/couch 中下載得到。
此次新版中的一個最大變化是全書新增加了100多道例題。學生們總是希望書中可以有更多的例題。大部分新增加的例題給出了問題描述，相關的MATLAB 文件（可從以上網址下載得到）包含了新增加的例題的解題過程、計算步驟及繪圖結果。這樣做有以下好處：首先，對每個例題的問題描述隻用幾行文字，因此全書不會增加太多的篇幅；其次，學生學習了使用MATLAB 編程解題的方法。還有就是得到了比用手工方法計算更清晰的繪圖結果，同時學生還能發現MATLAB程序中的參數變化是如何影響計算結果的。作者相信這種方法是一種教學手段上的創新。
如果要學習通信繫統，首先必須搞清楚通信繫統是如何工作的。讀者在掌握本書前5章介紹的通信繫統基本知識（信號功率、頻譜及信號的傅裡葉分析等）的基礎上，再通過對書中大量的助學例題和課外習題的練習，以及對采用的通信標準的應用，將能更好地理解通信繫統的工作原理。特別值得關注的是有線及無線通信繫統。另外，噪聲對通信繫統的影響也是很重要的。如果通信繫統中沒有噪聲（噪聲由概率論及隨機過程來描述），那麼用極小的發射功率就可以把信號傳至無窮遠。總之，本書包括了學習有線及無線通信繫統所需的基本內容和通信繫統中采用的技術標準，具體內容有
●通信繫統的工作原理: 第1章~ 第5 章；
●噪聲對通信繫統的影響:第6 章及第7 章；
●有線和無線通信繫統:第8 章。
本書既可作為一學期課程的教材使用，也可作為兩學期課程的教材使用。本書著重闡述了能在一學期課程內講述的通信繫統理論和應用的基本內容，也介紹了可在兩學期課程時間內進行深入討論的必要內容。這裡“著重”的意思是說，全書的篇幅必須限制在750 頁左右。其實更大的篇幅也不能包括新增加的內容，即便是用於兩學期的課程。（目前許多學校都傾向於開設闡述基本通信理論的一學期課程。）本書介紹了編碼、無線信號傳播、WiMAX 及蜂窩繫統的長期演進（LTE）等概念。這些概念的詳細內容在專門的教材中將會討論。前言
本書繼承了第一版~第七版的寫作風格，在此新版中為讀者介紹了數字通信繫統的最新技術發展成果。本書不僅可供工科二、三年級的本科生使用，也適合作為研究生的入門課程教材，或作為電氣工程師的最新技術參考書。與本書配套的還有包含100多道精選的課外習題詳細解題過程的學生題解手冊，以及需借助計算機求解的課外習題的MATLAB文件，都可在www. pearsonhighered.com/couch 中下載得到。
此次新版中的一個最大變化是全書新增加了100多道例題。學生們總是希望書中可以有更多的例題。大部分新增加的例題給出了問題描述，相關的MATLAB 文件（可從以上網址下載得到）包含了新增加的例題的解題過程、計算步驟及繪圖結果。這樣做有以下好處：首先，對每個例題的問題描述隻用幾行文字，因此全書不會增加太多的篇幅；其次，學生學習了使用MATLAB 編程解題的方法。還有就是得到了比用手工方法計算更清晰的繪圖結果，同時學生還能發現MATLAB程序中的參數變化是如何影響計算結果的。作者相信這種方法是一種教學手段上的創新。
如果要學習通信繫統，首先必須搞清楚通信繫統是如何工作的。讀者在掌握本書前5章介紹的通信繫統基本知識（信號功率、頻譜及信號的傅裡葉分析等）的基礎上，再通過對書中大量的助學例題和課外習題的練習，以及對采用的通信標準的應用，將能更好地理解通信繫統的工作原理。特別值得關注的是有線及無線通信繫統。另外，噪聲對通信繫統的影響也是很重要的。如果通信繫統中沒有噪聲（噪聲由概率論及隨機過程來描述），那麼用極小的發射功率就可以把信號傳至無窮遠。總之，本書包括了學習有線及無線通信繫統所需的基本內容和通信繫統中采用的技術標準，具體內容有
●通信繫統的工作原理: 第1章~ 第5 章；
●噪聲對通信繫統的影響:第6 章及第7 章；
●有線和無線通信繫統:第8 章。
本書既可作為一學期課程的教材使用，也可作為兩學期課程的教材使用。本書著重闡述了能在一學期課程內講述的通信繫統理論和應用的基本內容，也介紹了可在兩學期課程時間內進行深入討論的必要內容。這裡“著重”的意思是說，全書的篇幅必須限制在750 頁左右。其實更大的篇幅也不能包括新增加的內容，即便是用於兩學期的課程。（目前許多學校都傾向於開設闡述基本通信理論的一學期課程。）本書介紹了編碼、無線信號傳播、WiMAX 及蜂窩繫統的長期演進（LTE）等概念。這些概念的詳細內容在專門的教材中將會討論。
如果作為一學期課程的教材使用，建議將本書中的前5章作為講授內容，可以介紹通信繫統的基本工作原理（適當選擇第8章的內容作為補充）；倘若作為兩學期課程的教材來使用，那麼就將全書作為講授內容。本書涉及了通信繫統中的一些實際應用問題，這些實際應用建立在通信繫統堅實的理論基礎之上。
通信繫統的理論基礎
●數字信號與模擬信號 ●復包絡
●幅頻特性和相頻特性 ●調制理論
●傅裡葉分析 ●概率論與隨機過程
●正交函數理論 ●匹配濾波器
●功率譜密度 ●SNR（信噪比）的計算
●線性繫統 ● BER（誤比特率）的計算
●非線性繫統 ● 最佳繫統
●碼間串擾 ● 分組碼與卷積碼
實際的應用
●PAM、PCM、DPCM、DM、PWM ●數字通信繫統的誤比特率
及PPM等基帶信號 ●光纖繫統
●OOK、BPSK、QPSK、MPSK、MSK、 ●擴頻繫統
OFDM及QAM等帶通數字信號 ●AMPS、GSM、iDEN、TDMA及CDMA
●AM、DSB-SC、SSB、VSB、PM 蜂窩電話繫統與PCS繫統
及FM等帶通模擬信號 ●數字與模擬電視繫統
●時分復用及其體繫標準 ●AM、FM、TV、DTV及CATV繫統
●數字線路傳輸碼及其頻譜的技術標準
●通信繫統中所用電路 ●有線數據調制解調器
●比特同步、幀同步及載波同步電路 ●Wi-Fi及WiMax無線數據網絡
●軟件無線電 ●Web頁面中的MATLAB M文件
●頻分復用及其體繫標準
●電信繫統 ●數學圖表
●電話繫統 ●助學例題
●數字用戶環線調制解調器 ●超過100道帶有求解過程的例題，其中
●數字用戶環線大約80道例題帶有MATLAB M文件
●衛星通信繫統 ●超過550道的課外習題和部分答案
●衛星無線廣播繫統 ●超過60道需借助計算機求解的課外習題
●有效輸入噪聲溫度與噪聲繫數 ●大量的參考文獻
●線路預算分析 ●重視通信繫統的設計
●模擬通信繫統輸出端的信噪比 ●學生題解手冊
本書新版的改進之處：
●增加了100 多道帶有解題過程的例題。大部分增加的例題有MATLAB 解題程序文件，這些文件可以從作者的網址中下載得到。
●增加了最新的無線通信繫統、LTE 繫統、WiMAX 4G 蜂窩繫統、個人通信繫統及其應用等內容的介紹。
●增加了數字電視（DTV）技術的介紹。
●列出了最新的專業術語及標準。
●更新了所有章節的內容。
●增加並修訂了課外習題。
● 給出了通過設置合適的關鍵詞，利用Google 等互聯網搜索引擎獲取最新標準及其應用信息的建議。
●繼續強調利用MATLAB編程的方法來解決問題，這種利用計算機編程解決問題的方法，對於訓練剛進入通信行業中的工程師非常重要。本書是為數不多的幾本提供了MATLAB 程序文件的教材之一。這樣做省去了讀者自己輸入教材中所列程序的時間。
●更新了所有MATLAB 文件，以便在R2010b 版本中運行。
●增加了書後部分習題答案的數量，並在適當的地方給出了習題的MATLAB 解題程序文件。
本書在許多課外習題旁標有計算機的符號，表示這些課外習題有用MATLAB 編寫的仿真軟件及答案。書中每章的後面都有課外習題。大約有1/3 的課外習題標有★，這些習題的完整解題過程可在學生題解手冊中找到。學生題解手冊可以通過以下的網址下載得到：www.pearsonhighered.com/couch①，供學生使用的M 文件也可以下載得到。教師題解手冊中給出了包括計算機求解過程在內的全部課外習題答案②。題解手冊為PDF文件，對需借助計算機求解的課外習題，也給出了相應的MATLAB M 文件。
① 相關資源也可登錄華信教育資源網（www.hxedu.com.cn ）下載。
② 教師題解手冊和其他教輔資源隻提供給授課教師，請參見書末的“教學支持說明”
本書是我在佛羅裡達大學多年從事教學工作積累的成果，後來又以我作為業餘無線電接線員（編號為K4GWQ）的經歷對該書進行了補充和完善。我認為讀者隻有練習過書中的課外習題後，纔能理解書中的技術內容。因此，本書為讀者設計了550 多道習題。有些習題比較容易，這樣可以使那些剛開始學習的同學不會感到喫力。對於那些學習程度更深的同學，也有難度足夠大的習題讓他們去練習。所有的習題都能激勵學生積極思考，從而加深對通信繫統的理解。
感謝在本書的編寫過程中幫助過我的許多人，以及多年來對本書的編寫工作提出過建設性意見的那些人。特別要感謝得克薩斯大學的K. R. Rao，奧本大學的Jitendra J. Tugnait，Rensselaer理工學院的John F. McDonald，Rose-Hulman理工學院的 Bruce A. Ferguson，Hartford大學的Ladimer S. Nagurney，波士頓大學的 Jeffrey Carruthers，加州大學Long Beach 分校的Hen-Geul Yeh。還要感謝我在佛羅裡達大學的同事們的幫助。最後還要感謝我的妻子Margaret Couch博士，是她幫助我打印並校對了本書的原稿和修訂稿。
Leon W. Couch II
Gainesville, Florida
couch@ufl.edu

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